Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Nieuwe Manufacturing techniek levert Chip Features zo klein 10nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

De productie van nanoschaal apparaten - de transistors in computerchips, de optiek in de communicatie chips, de mechanische systemen in biosensoren en in microfluïdische en Micromirror chips - hangt nog steeds overweldigend op een techniek die bekend staat als fotolithografie. Maar uiteindelijk, is de grootte van de apparaten die fotolithografie kan produceren beperkt door de zeer golflengte van het licht. Als nanodevices kleiner, zullen ze vragen om nieuwe fabricage methodes.

In een paar van recente papers, onderzoekers van MIT's Research Laboratory van de faculteit Ingenieurswetenschappen Electronics en Singapore Agentschap voor Wetenschap, hebben Technologie en Onderzoek (A * STAR) aangetoond dat een nieuwe techniek die kon produceren chip beschikt over slechts 10 nanometer - of ongeveer 30 atomen - over te brengen. De onderzoekers maken gebruik van bestaande methoden om smalle pijlers van plastic op het oppervlak van een chip storting, dan zijn ze ervoor zorgen dat de pijlers te storten in vooraf bepaalde richtingen, die de chip met ingewikkelde patronen.

De RLE onderzoekers kunnen ook de controle van de ineenstorting van nanoschaal 'muren' imprinting rechte lijnen op een chip - of, zoals in dit geval, het reproduceren van de MIT-logo.

Ironisch genoeg, het werk was een uitloper van het onderzoek een poging om de ineenstorting van nanopillars te voorkomen. "Collapse van structuren is een van de grote problemen die lithografie neer op de 10-nanometer niveau zullen worden geconfronteerd", zegt Karl Berggren, de Emanuel E. Landsman (1958) Associate Professor of Electrical Engineering and Computer Science, die leiding gaf aan het nieuwe werk. "Structureel, deze dingen zijn niet zo stijf op dat lengteschaal. Het is meer als het proberen om een ​​haar op te staan ​​te komen. Het is gewoon wil flop voorbij." Berggren en zijn collega's puzzelen over het probleem toen, zegt hij, drong het tot hen dat "als we niet kunnen uiteindelijk slaan het misschien, we het kunnen gebruiken."

Status-quo

Met fotolithografie, zijn chips opgebouwd in lagen, en na elke laag wordt aangebracht, het is bedekt met een lichtgevoelig materiaal genaamd een weerstaan. Het licht schijnt door een ingewikkeld patroon stencil - genaamd een masker - bloot delen van de weerstand, maar andere niet, veel van de manier waarop het licht schijnt door een fotografisch negatief belicht fotopapier. De blootgestelde delen van de resist verharden, en de rest wordt verwijderd. Het deel van de chip onbeschermd door de weerstand is dan weg geëtst, meestal door een zuur of plasma, de overige weerstaan ​​is verwijderd, en het hele proces wordt herhaald.

De grootte van de functies geëtst in de chip is beperkt, maar door de golflengte van het licht gebruikt, en chipmakers zijn al stoten tegen de grenzen van het zichtbare licht. Een mogelijk alternatief is het gebruik van nauwkeurig gerichte bundels van elektronen - of e-balken - op de resist bloot te leggen. Maar e-stralen niet de hele chip bloot te leggen in een keer, de manier waarop het licht doet, in plaats daarvan, moeten ze over het oppervlak van de chip een rij scan per keer. Dat maakt e-beam lithografie veel minder efficiënt dan fotolithografie.

Etsen van een pilaar in de weerstand te bieden, aan de andere kant, vereist gericht een e-beam slechts op een enkele plek. Verstrooiing spaarzame pijlers over de chip en zodat ze op instorten in meer complexe patronen zou dus de efficiëntie van de e-beam lithografie.

De laag van de weerstand neergelegd in e-beam lithografie is zo dun dat na de niet-belichte weerstaan ​​is weggespoeld, de vloeistof die van nature blijft achter is voldoende om onder water de pilaren. Als de vloeistof verdampt en de pijlers ontstaan, de oppervlaktespanning van de vloeistof blijven bestaan ​​tussen de pijlers zorgt ervoor dat ze instorten.

Aan de ongelijke

In de eerste van de twee papers, vorig jaar gepubliceerd in het tijdschrift Nano Letters, Berggren en Huigao Duan, een bezoekende student van Lanzhou University in China, toonde aan dat wanneer twee pijlers heel dicht bij elkaar, ze zal instorten naar elkaar toe. In een follow-up papier, die in de 05 september nummer van het tijdschrift Small nanotech, Berggren, Duan (nu bij A * STAR) en Joel Yang (die deed zijn promotieonderzoek werk met Berggren, ook lid worden van een * STAR na zijn afstuderen in 2009) tonen aan dat door het beheersen van de vorm van geïsoleerde zuilen, ze kunnen krijgen om samen te vouwen in welke richting ze kiezen.

Meer in het bijzonder, zal iets afvlakken de ene kant van de pilaar veroorzaken in te storten in de tegenovergestelde richting. De onderzoekers hebben geen idee waarom, Berggren zegt: Als ze het idee van asymmetrische zuilen uitgekomen, zij verwacht dat ze op instorten in de richting van de platte kant, de manier waarop een boom heeft de neiging in te storten in de richting van de bijl die opvallend het. In experimenten, zou de gedeeltelijk afgevlakt pijlers ineenstorting van de beoogde richting met ongeveer 98 procent betrouwbaarheid. "Dat is niet aanvaardbaar vanuit een industrieel perspectief" Berggren zegt, "maar het is zeker fijn als een startpunt in een technische demonstratie."

Op dit moment is de techniek heeft zijn beperkingen. Ruimte de pijlers te dicht bij elkaar, en ze zullen instorten naar elkaar, ongeacht hun vorm. Dat beperkt het bereik van patronen die de techniek kunnen produceren op chips met structuren dicht op elkaar zitten, omdat ze op de computer chips.

Maar volgens Joanna Aizenberg, kan de Amy Smith Berylson hoogleraar materiaalkunde aan Harvard University, de toepassingen waar de techniek zal blijken zeer nuttig nog niet kunnen voorstellen. "Het kan de weg openen naar structuren die waren gewoon niet mogelijk voor te creëren," Aizenberg zegt. "Ze zijn niet in de productie nog omdat niemand wist hoe ze te maken."

Hoewel Berggren en zijn collega's wist het niet toen ze begonnen met hun eigen experimenten, voor meerdere jaren Aizenberg de groep is met behulp van de gecontroleerde ineenstorting van structuren op de micrometer schaal om materialen te produceren met nieuwe optische eigenschappen. Maar "in het bijzonder interessante toepassingen zou komen van deze sub-100-nanometer schaal", Aizenberg zegt. "Het is een echt verbazingwekkend niveau van controle van de nanostructuur vergadering die Karl's groep heeft bereikt."

Last Update: 5. October 2011 18:18

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit